[分享]基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究 [复制链接]

空间光调制器(SLM.0003 v1.0) T{-<G13  
应用示例简述 &~Qi+b0!  
1. 系统细节 OPHf9T3H  
 光源 q^NI  
— 高斯激光束 {,61V;Bpm  
 组件 'au7rX(  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3m:[o`L  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 qP=4D 9 ]  
 探测器 `IL''eJug_  
— 视觉感知的仿真 ?hu}wl)  
— 高帽，转换效率，信噪比 w ryjs!  
 建模/设计 Y~@@{zP  
— 场追迹： ?Ho~6q8O@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 r/E'#5 Q  
\1x<bx/1  
2. 系统说明 Kgh@.Ir  
,?s3%<\2   
VA{2a7]  
Tv2d?y  
3. 建模&设计结果 }Fy~DsQ  
+ q@kRQY;n  
不同真实傅里叶透镜的结果： LA?h+)  
(0Buo#I  
rBR,lS$4  
/sHWJ?`&/,  
4. 总结 )w\E^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 kex4U6&OQB  
x`:zC#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 RE~:+.eB  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Reci:T(_  
rq=D[vX\N(  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ^0"W/  
';<gc5EK  
应用示例详细内容 ipy1tXc  
\Eqxmo  
系统参数 |-kU]NJFR  
'Bul_D4B  
1. 该应用实例的内容 aNn\URR  
Npu#.)G  
0V:7pSC{P  
s'/b&Idf8  
6R_G{AWLL  
2. 仿真任务 7ip$#pzo  
rO#WG
}E<"  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 `rt?n|*
QF  
.8[Uk^q  
3. 参数：准直输入光源 ;Ohabbj*  
ks{y=@<,  
dS9L(&  
ey4RKk,  
4. 参数：SLM透射函数 .v<Q-P\8/  
~ti{na4W<  
f;";P
 
5. 由理想系统到实际系统 _G9vsi  
9WE_9$<V  
Hrz#So\#  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 /"$A?}V  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 BT[jD}?  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 %OS}BAh^i  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 i{1SUx+Re  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 frsqnvm;+  
Pr|:nJs  
){'Ef_/R  
w0`aW6t#  
6;|6@j  
应用示例详细内容 %5) 1^  
}V@ * :3w8  
仿真&结果 kH&KE5  
 ]I pLF#  
1. VirtualLab中SLM的仿真 }ZPO^4H;-  
'!$g<= @  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 #2&DDy)Bf  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ?_hKhn%K9  
 为优化计算加入一个旋转平面 Q7<_>)e^  
fV}:eEo|Y  
fgzkc"ReK  
8 K7.; t1  
2. 参数：双凸球面透镜 vUlGE  
$>Y2N5  
k)'y;{IN  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }@+3QHwYU  
 由于对称形状，前后焦距一致。 R8Kj3wp  
 参数是对应波长532nm。
>a6{y  
 透镜材料N-BK7。 ^T^l3B[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +`y{r^xD  
U^AywE]  
dp&8:jy  
ao+lLCr  
701mf1a  
,RP"m#l!\  
3. 结果：双凸球面透镜 G[;GP0\N  
?vnO@Bb/a  
MM+x}g.?  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 . 5cL+G1k#  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +JDQ`Qk  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 mgODJ  
>M2
~BDZ  
S-^:p5{r  
4Lg!54P8  
1=*QMEv1G  
4. 参数：优化球面透镜 q?&Ap*  
#pe#(xoI  
$oPx2sb  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 +-s$Htx  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .dbZ;`s  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 fu=GgD*  
 透镜材料同样为N-BK7。 R
]LRgfi9  
b8QQS#q)V  
()Tl\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1" k_l.\,0  
YI877T9>  
=hw&2c  
!Dc|g~km\  
5. 结果：优化的球面透镜 ZmXO3,sf)  
t\GoUeH]  
RWX?B  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 xE.yh#?.k  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 %oee x1`=  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 vO?\u`vY  
4Go$OQ`  
-za+Wa`vH  
g-4m
.;  
6. 参数：非球面透镜 .eNeqC  
:kQ%Mj>
  
|.
ZYY(}  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 B.Szp_$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 k=^~\$e  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 {E 'go]  
2#i*'.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 uQ(C,f[6p  
O ,9,=2j  
jmE\+yz  
EF8~rKO3  
N I*x):bx  
7. 结果：非球面透镜 d~|/LR5  
S;I>W&U  
o/J2BZ<_<  
 生成期望的高帽光束形状。 $2
kZM4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 (#)-IdXXO<  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 {:%A  
,f[`C-\Q%  
U!TSAg
21P  
ii)DOq#2  
c}-WK*v  
8. 总结  BH<jnQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :TZ</3Sw  
C/JFb zVx  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 U65a_dakk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -W\1n#J  
vl"{ovoC  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 N!Q~?/!d  
4nz$Ja)  
扩展阅读 N E/_  
4b
@Awtk  
扩展阅读 ,,Ia4c  
 开始视频 8q"C=t7  
-     光路图介绍 5*#3v:l/9  
 该应用示例相关文件： j@guB:0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 N t-8[J  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ;+Sc Vz  
3 {OZdl|  
z0F'zN3J  
QQ：2987619807 tsWzM9Yf